AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.N01: "Campanile e Cella Campanaria: influenza sul tono" - Pagina 02

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2012, aggiornati il 21/04/2016, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Teoria acustica della Cella Campanaria

  

 

INDICE:

 

 

Sfatiamo un luogo comune

Si sente a volte dire che una cella campanaria con piccole aperture e gelosie di riverbero, la cosiddetta camera chiusa per campane, è migliore perché la campana suona in quella stanza mescolando il suo suono con le altre.

Questo è ovviamente completamente insostenibile.

Come se quelle campane avessero un comune accordo di mantenere il loro suono mescolato poi insieme e l’effetto finale distribuito all’ascoltatore come unità chiusa a se’ stessa.

Si può pensare a questo proposito, il paragone del tempo di riverberazione della cella campanaria pensato in analogia con la sala da concerto dove il suono di svariati strumenti brilla in base alla profondità del tempo di riverbero.

 

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L'irrilevanza del Tempo di riverbero

 

Com’è dunque fatta una cella campanaria?

In primo luogo, anche senza misure o calcoli, è ovvio che la lanterna di una torre non può essere una sala di riverberazione.

Il suono delle campane, è subito emesso dalla torre; mentre le superfici della stessa sono riflettenti per prerequisito per un tempo di riverberazione reale. 

Ciò implica che la riverberazione sia determinata da una superficie grande rispetto alle pareti; in questo caso il tempo di riverberazione è ridotto. Quando più alto è il campanile e il suono scompare direttamente verso l’esterno e il suono si riflette poco.

Gioca un ruolo anche la capacità di assorbimento di queste superfici.

Nel caso teorico, se tutte le pareti della cella campanaria assorbissero il suono, non ci sarebbe un tempo di riverbero. Il tempo di riverbero dipende dalle proprietà acustiche delle pareti e dalla dimensione di fori di riverbero.

Al fine di determinare i dati occorrenti, si pensi ad una cella campanaria di 5 x 5 x 7 metri.

Le sue pareti sono in muratura di mattoni grezzi.

I calcoli mostrano che il tempo di riverberazione nella cella variano tra 0,5 e 1 secondo, almeno quando i fori della superficie di riverbero sono il 20% o più della superficie totale del muro.

In senso stretto si dovrebbe poter stabilire un rapporto con la frequenza del suono.

Cioè, maggiore è la frequenza e maggiore è la capacità di assorbimento delle pareti e più breve è il tempo di riverbero. Andare oltre a questo aspetto, tuttavia, non ha senso. Cioè, come si trova che il tempo di riverberazione della cella campanaria è dell’ordine di grandezza di 1 sec., e il tempo di blocco di una campana ne è multiplo, e ciò è detta prima quantità parzialmente compensata da un mezzo.

La conclusione è che il tempo di riverbero di una cella campanaria è del tutto irrilevante.

 

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Suono delle campane e frequenze: la risposta della cella campanaria

 

Scartando questo aspetto, quali sono le eccellenti proprietà acustiche che sono proprie di una cella campanaria relativamente chiusa?

Ed è previsto l’effetto riflettente delle pareti della cella campanaria nelle aperture della stessa?

Per rispondere a queste domande, occorre considerare alcuni aspetti generali del suono.

 

Figura 01: Il passaggio delle onde del suono ad alta frequenza attraverso una stretta apertura.

In Figura 01 a sinistra, sono descritte 2 situazioni.

In A c’è una campana relativamente grande dietro una parete con aperture piuttosto piccole.

In B si ha la stessa cella ma con una campana relativamente piccola.

Qual è la differenze di diffusione del suono nei due casi?

In entrambi i casi, le onde sonore si propagano ad intervalli contro la parete.

Il suono basso tuttavia, dopo aver attraversato l’apertura, si propaga in tutte le direzioni.

L’acuto si propaga solo sulla linea dell’apertura.

La sorgente sonora dipende da come è stata collocata rispetto all’apertura.

Il suono ad alta frequenza, al contrario del grave, rimane inalterato anche dopo aver oltrepassato l’apertura e si propaga in modo rettilinea in modo che viene emesso solo uno stretto fascio di suoni.

Agisce come se il suono fosse leggero.

Ovviamente, il confine tra la propagazione rettilinea e la dispersione è difficile da individuare.

C’è sempre una zona in cui entrambi i fenomeni si verificano.

 

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Fenomeno di propagazione rettilinea del suono e riflessione del suono

 

Nel complesso si può dire che nelle campane un tono acuto è sempre più dominante.

Applicato alla Figura 01, ciò significa che una campana acuta appare rimossa dall’apertura, come se fosse completamente dietro all’apertura, per cui è sentita con difficoltà, mentre per una campana grave non si ode virtualmente alcuna differenza, qualunque fosse la sua posizione dietro all’apertura.

Il fenomeno di propagazione rettilinea del suono o dispersione gioca un ruolo anche nella riflessione.

Cioè, quando suona una frequenza bassa dinanzi a un muro, il suono riflesso è diffuso in tutte le direzioni.

Al contrario, un suono acuto ha una risposta chiara e, pertanto è riflesso come la luce.

Inoltre, questo vale, naturalmente, tanto più quando la superficie riflettente ha una consistenza fluida. Una superficie con parete granulare emette un suono ad alta frequenza a scatti. Una parete di vetro lo riflette integralmente.

Identifichiamo i fenomeni sopra descritti: possiamo indicare una regola generale per cui, se la lunghezza d’onda del suono in questione è simile alla dimensione degli oggetti che riflettono il suono, allora si verificherà la dispersione.

Si verifica riflessione quando la lunghezza d’onda è molte volte più piccola di queste dimensioni.

Come è noto, la lunghezza d’onda viene calcolata in funzione della velocità del suono (343 m al secondo a 20 °C), diviso  per la frequenza. In questo modo si perviene alla tabella seguente.

È evidente che le lunghezze d’onda delle campane acute sono brevi, e questi valori sono generalmente notevolmente inferiori alle dimensioni degli oggetti (aperture, muri, superfici di riverbero, ecc.) che vengono attraversati dal suono delle campane.

Per grandi campane il discorso è più o meno il contrario. Il loro suono possiede lunghezze d’onda comparabili con le dimensioni di questi oggetti, per cui il suono si propagherà anche oltre ad essi.

Naturalmente questo è un giudizio complessivo. I parziali di queste campane hanno lunghezze d’onda che sono comparabili con le dimensioni dei mezzi che attraversano, per cui si otterrà la dispersione del suono.

Per le armoniche più alte vale il discorso delle campane acute. Quindi esse reagiranno come la luce. Ciò significa che una parte del suono della campana sarà disperso, e un’altra parte è riprodotta in linea retta. Questo ha conseguenze sull’ascoltatore.

 

Suono

Frquenza (Hz)

Lunghezza d’onda (m)

Do1

65,406

5,24

Do2

130,813

2,62

Do3

261,626

1,31

Do4

523,251

0,66

Do5

1036,50

0,33

Do6

2093,00

0,16

Do7

4286,01

0,08

 

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Bibliografia


 
Bib-TS-000 - Testo di Ing. Michele Cuzzoni
Bib-TS-261 - André Lehr - Leerboek der Campanologie, 2007
Bib-TS-274 - André Lehr - Met losgemaakte ringkraag en in hevig zweet . Een oriënterende verkenning in oude beiaardtracturen. - In: Jaarboek van het Vlaams Centrum voor Oude Muziek , jg.1, 1985, blz.109-222
Bib-TS-275 - André Lehr - Trommelspeelwerken in het verleden (Asten, 1993)
Bib-TS-276 - André Lehr - Enkele wiskundige achtergronden van het broeksysteem (Asten, 2003)
 

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